انرژی

بهینه سازی مصرف انرژی و هوشمند سازی ساختمان ها
به قلم سولماز رضایی
‎روزنامه آفتاب یزد – ۲ مردادماه ٩٧ -صفحه ۹

موضوع دسترسی به انرژی، یکی از چالش برانگیزترین و شاید مهمترین موضوعات مبتلا به جوامع بشری به حساب می آید. شهر ها که بیش از نیمی از جمعیت جهان را در خود جای داده اند، مسئولیت حدود ۷۰ درصد تولید ناخالصی داخلی کشورها را به عهده داشته و از این منظر موتورهای پیشران اقتصادی کشور ها می باشند. چنین شاکله های که ۶۰ تا ۸۰ درصد انرژی تولیدی در جهان را مصرف می کنند، نیازی دائمی به منابع انرژی که عمدتاً از سوخت های فسیلی تامین می شود، دارند. در چنین شرایطی مقوله بهینه سازی مصرف انرژی به دلایلی از قبیل محدود بودن این گونه از منابع سوختی و نیز آثار زیانبار اکولوژیکی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی که باعث ایجاد تغییرات گسترده آب و هوای جهانی شده، اهمیت بسیار زیادی یافته است. بررسی ها نشان می دهد بیشترین مصرف انرژی در شهر ها در دو حوزه ی حمل و نقل و ساختمان ها صورت می پذیرد. در این میان سهم مصرف انرژی و تولید گازهای گلخانه ای در ساختمان ها بیش از ۴۰ درصد می باشد که در کشوری مانند ایران ارزش این انرژی به قیمت جهانی بالغ بر ۶ میلیارد دلار است. بنابراین ارتقای راندمان مصرف انرژی در این بخش، شاخصه مهمی در دستیابی به توسعه پایدار شهری به حساب می آید. بر اساس گزارش IPCC، ساختمان ها بیشترین ظرفیت برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را دارند که این مسئله لزوم تجدید نظر در روش های ساخت و ساز را بیش از پیش نمایان می کند. بر اساس استاندار های موجود، انرژی مصرفی در واحد های مسکونی به ازاء هر متر مربع محاسبه و بر اساس آن میزان بهینه سازی مصرف انرژی سنجیده می شود. با توجه به این دسته بندی، ساختمان های کشور به طور متوسط در رده مصرف انرژی ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلو وات ساعت در متر مربع می باشند که این میزان حدود دو برابر یک اقلیم مشابه در کشور های اروپایی است. آشکار است که چنین اختلافی، ناشی از عدم رعایت اصول بهره وری در ساختمان هاست.
به لحاظ تاریخی در دهه ۸۰ میلادی توجه به رویکردهای پایداری انرژی در مناطق شهری و بالاخص ساختمان ها افزایش یافت که این رویکرد مبتنی بر بهینه سازی مصرف و استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی بود. با گذشت زمان و پیدایش دیدگاه های علمی تر، علاوه بر موارد قبل، استفاده مجدد از انرژی های تلف شده در ساختمان ها نیز مورد توجه کارشناسان قرار گرفت. امروزه رویکرد قوانین ساختمان سازی، دستیابی به ساختمان هایی با انرژی کاراست. ساختمان های کم انرژی، ساختمان های مستقل و حتی ساختمان های انرژی پلاس که با استفاده از تکنیک های نوین ساختمانی بیش از مصرف خود انرژی تولید می کنند، از دستاوردهای توجه به الزامات چنین قوانینی است. در دهه های اخیر، قوانین و مقررات بهینه سازی مصرف انرژی در بخش ساختمان مورد توجه جدی قرار گرفته و دائماً در حال تحول و به روزرسانی بوده است. به گونه ای که در نسل اول این ضوابط، عایق کاری حرارتی پوسته ی خارجی ساختمان ها، در نسل دوم استفاده از روش های کارکردی برای طراحی پوسته خارجی با توجه به عملکرد کلی ساختمان از نگاه انتقال حرارت ، در نسل سوم علاوه بر موارد قبل استفاده از انرژی های رایگان و توجه به بازیافت انرژی و ارتقاء کارایی سیستم های تاسیساتی و در نسل چهارم توجه بیشتر به میزان مصرف انرژی ساختمان ها، کارایی سیستم های تولید گرمایش و سرمایش، روشنایی و سایر سیستم های الکتریکی، در کانون توجه قرار گرفت. در نسل پنجمِ این مقررات که در کشور های پیشرفته ملاک عمل قرار گرفته است، عوارض زیست محیطی ساخت مصالحِ مورد استفاده و نیز انرژی مورد نیاز جهت بازیافت ضایعات ساختمانی ناشی از تخریب نیز مورد محاسبه قرار می گیرد.
امروزه ساختمان های هوشمند که در آن ها تبادلی دقیق و پیوسته اطلاعات میان بخش های مختلف آن شامل، قسمت های مکانیکی، مدیریت نگهداری، مدیریت انرژی و نوردهی، امنیت ساختمان، و سایر بخش ها در جریان است، از اهمیت ویژه ای در بهینه سازی مصرف انرژی برخوردارند. سامانه کنترل کننده در این گونه از ساختمان ها از اجزاء مختلفی تشکیل شده است. به طور کلی اطلاعات و داده ها به وسیله ابزار های دریافت کننده وارد سیستم شده و قسمت کنترل کننده سیستم داده های یاد شده را تحلیل و پردازش می کند. این بخش توانایی کنترل تمام اجزاء ساختمان را به صورت یک سیستم واحد و نیز به صورت مجزا دارد. در نهایت پس از پردازش اطلاعات ورودی، دستورات اتخاذ شده به اجزاء مختلف ساختمان ارسال می شود. همچنین این سیستم قابلیت تطبیق با شرایط و بهینه سازی خود را داراست. بر اساس تجربیات به دست آمده، انرژی مصرفی در ساختمان های هوشمند بیش از ۵۰ درصد نسبت به نمونه های هوشمند سازی نشده کاهش می یابد. در این ساختمان ها تولید دی اکسید کربن کاهش یافته و دمای داخلی ساختمان در هنگام استفاده از سیستم های سرمایشی و گرمایشی به طور قابل ملاحظه ای حفظ می شود.
اگر چه خانه های هوشمند در سطح جهانی به طور عمده ای فراگیر نشده اند، اما با توجه به ارزان تر شدن پیوسته اتوماسیون های خانگی با قابلیت های متنوع به جهت بهینه سازی مصرف انرژی و افزایش سطح رفاه ساکنین، پیش بینی می شود چنین خانه هایی در آینده ای نه چندان دور از ضروریات زندگی شهری به حساب آیند.
سولماز رضایی
دکترای جغرافیا و برنامه ریزی شهری